復(fù)合型阻銹劑對(duì)混凝土中鋼筋腐蝕性影響的電化學(xué)

鋼筋混凝土遭破壞或不能耐久的主導(dǎo)因素之一是鋼筋腐蝕。本文概述鋼筋腐蝕危害和鋼筋阻銹劑的良好作用,在防止或減緩鋼筋腐蝕的眾多技術(shù)措施中,鋼筋阻銹劑是正在迅速發(fā)展中的新型有效、簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、前景良好的實(shí)用方法

鋼筋腐蝕是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的最重要因素。本文綜述了混凝土中鋼筋的腐蝕機(jī)理、鋼筋阻銹劑的作用機(jī)理,分析了鋼筋阻銹劑的發(fā)展現(xiàn)狀,認(rèn)為采用鋼筋阻銹劑是防治混凝土內(nèi)鋼筋腐蝕的有效、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的方法。

用鋼筋腐蝕失重率和半電池電位兩個(gè)參數(shù)探討了杜拉纖維摻量對(duì)鋼筋混凝土中鋼筋腐蝕的影響.室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明,隨杜拉纖維摻量的增加,鋼筋腐蝕失重率降低、鋼筋半電池電位增加.在鋼筋混凝土中適量摻入杜拉纖維能有效地抑制鋼筋腐蝕.

采用幾種電化學(xué)測(cè)試方法:半電池電位法、線性極化法、動(dòng)電位掃描法以及交流阻抗法,研究了幾種不同的阻銹劑對(duì)鋼筋在含氯離子的混凝土模擬液中的腐蝕速度大小的影響,并對(duì)這幾種阻銹劑的阻銹效果進(jìn)行比較。結(jié)果表明,二乙烯三胺和鉬酸鈉在含氯離子的混凝土模擬液中有較好的阻銹效果。

本文研究304、316l不銹鋼復(fù)雜腐蝕介質(zhì)中的電化學(xué)腐蝕性能。結(jié)果表明：復(fù)雜腐蝕介質(zhì)條件下，隨溫度升高，2種不銹鋼的耐蝕性和抗點(diǎn)蝕能力都會(huì)降低．co2的通入對(duì)不銹鋼的腐蝕過程影響較為復(fù)雜．相同腐蝕條件下，2種不銹鋼的耐腐蝕能力由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋?16l、304．

混凝土內(nèi)鋼筋的腐蝕速度的監(jiān)測(cè)是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性性能需要監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容之一,是對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性性能劣化進(jìn)行定量評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。本文針對(duì)混凝土中鋼筋腐蝕的機(jī)理及其長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行一定的總結(jié)和探討。

應(yīng)用電化學(xué)噪聲技術(shù),結(jié)合電化學(xué)阻抗譜研究了干濕循環(huán)條件下3種不同ph值的3.5%nacl溶液中混凝土鋼筋的腐蝕過程.結(jié)果表明,鋼筋的腐蝕分為3個(gè)階段:鈍化膜的溶解期、腐蝕活化期和腐蝕產(chǎn)物的累積期.在ph1的溶液中經(jīng)過30個(gè)干濕循環(huán)后主要以均勻腐蝕為主,而對(duì)ph3和ph7溶液,則主要以點(diǎn)蝕為主,散粒噪聲分析證實(shí)了混凝土中鋼筋在強(qiáng)酸性溶液中更容易發(fā)生腐蝕.電化學(xué)阻抗譜分析也進(jìn)一步說明了混凝土中鋼筋的腐蝕經(jīng)歷了3個(gè)階段:第1階段nyquist譜圖中出現(xiàn)兩個(gè)時(shí)間常數(shù),高頻區(qū)為混凝土層的容抗性質(zhì),低頻區(qū)為鋼筋與混凝土界面的電荷轉(zhuǎn)移電阻;第2階段,中頻區(qū)增加一個(gè)時(shí)間常數(shù),這與腐蝕產(chǎn)物的累積有關(guān);第3階段,隨著腐蝕產(chǎn)物向混凝土中的擴(kuò)散,中頻區(qū)容抗弧有所減小,特別是ph1體系,中頻弧幾乎消失.sem形貌表征觀察到隨著溶液酸度的增加鋼筋表面的銹層明顯增多.

研究電化學(xué)去污期間1cr18ni9ti不銹鋼試樣單位面積質(zhì)量和表面形貌的變化及去污前后試樣的陽極極化曲線變化。結(jié)果表明:伴隨著失重,試樣表面變得光滑;電化學(xué)去污對(duì)材料抗腐蝕性能沒有影響。

研制了一套便攜式電化學(xué)數(shù)據(jù)檢測(cè)和處理系統(tǒng),系統(tǒng)有便攜式計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)接口、測(cè)量探頭、恒電位儀和用visualbasic計(jì)算機(jī)語言編制的基于microsoftwindows95或windows98的可視化數(shù)據(jù)采集和處理計(jì)算機(jī)軟件組成。系統(tǒng)中的等電位圖和電脈沖暫態(tài)響應(yīng)兩種技術(shù),能方便、可靠地評(píng)估鋼筋混凝土建筑物中鋼筋的腐蝕區(qū)域,模擬電路及實(shí)際混凝土構(gòu)件上的應(yīng)用結(jié)果表明,該系統(tǒng)測(cè)量分析結(jié)果可靠。

第30卷第3期 2008年3月 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào) journalofwuhanuniversityoftechnology vol.30no.3 mar.2008 混凝土中鋼筋銹蝕的電化學(xué)無損檢測(cè)技術(shù) 范慶新1,鄧春林2,韋江雄3 (1.廣東工業(yè)大學(xué)建設(shè)學(xué)院,廣州510600;2.中交四航工程研究院有限公司,廣州510230; 3.華南理工大學(xué)特種功能材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣州510640) 摘要:對(duì)比研究了幾種混凝土中鋼筋銹蝕的無損檢測(cè)技術(shù),包括半電池電位法、線性極化法、陽極極化曲線法。半電 池電位法測(cè)試速度快,但所測(cè)結(jié)果受環(huán)境影響較大;線性極化測(cè)試準(zhǔn)確,但很難將結(jié)果與鋼筋的實(shí)際銹蝕情況相對(duì)應(yīng);陽 極極化曲線能有效判斷鋼筋是否脫鈍,通過陽極極化曲線定量判斷鋼筋腐蝕的速率將成為

對(duì)比研究了幾種混凝土中鋼筋銹蝕的無損檢測(cè)技術(shù),包括半電池電位法、線性極化法、陽極極化曲線法。半電池電位法測(cè)試速度快,但所測(cè)結(jié)果受環(huán)境影響較大;線性極化測(cè)試準(zhǔn)確,但很難將結(jié)果與鋼筋的實(shí)際銹蝕情況相對(duì)應(yīng);陽極極化曲線能有效判斷鋼筋是否脫鈍,通過陽極極化曲線定量判斷鋼筋腐蝕的速率將成為該領(lǐng)域未來研究的重點(diǎn)之一。

通過理論探討及系統(tǒng)試驗(yàn)分析,提出了針對(duì)瀕海地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕狀況的電化學(xué)綜合檢測(cè)方法及其評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。該方法具有簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、高效的特點(diǎn),且能與混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的服役壽命建立關(guān)聯(lián)。文中介紹了電化學(xué)綜合方法的測(cè)試步驟、評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)及其成功運(yùn)用于瀕海工程混凝土鋼銹破壞評(píng)價(jià)的實(shí)例。

通過比較各種混凝土中鋼筋銹蝕檢測(cè)方法的利弊、理論探討及系統(tǒng)試驗(yàn)分析,提出了針對(duì)瀕海地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕狀況的電化學(xué)綜合檢測(cè)方法及其評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。該方法具有簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、高效的特點(diǎn),且能與混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的服役壽命建立關(guān)聯(lián)。介紹了電化學(xué)綜合方法的測(cè)試步驟、評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)及其成功運(yùn)用于瀕海工程混凝土鋼銹破壞評(píng)價(jià)的實(shí)例。

過去對(duì)混凝土腐蝕的研究,其腐蝕液與實(shí)際的混凝土孔溶液有較大的差異。采用水泥提取液模擬混凝土孔溶液,通過自腐蝕電位、動(dòng)電位極化和電化學(xué)阻抗譜研究了ca(no2)2及商用阻銹劑nnmi和nnri對(duì)混凝土中鋼筋氯鹽腐蝕行為的影響。結(jié)果表明:3種阻銹劑均能有效降低鋼筋受cl-腐蝕的風(fēng)險(xiǎn),減小腐蝕速率,并能不同程度地提高鋼筋腐蝕的臨界cl-濃度;ca(no2)2為陽極型阻銹劑,當(dāng)[no2-]/[cl-]為0.62～1.47時(shí),阻銹效果最好,高達(dá)98.2%,nnmi和nnri為以抑制陰極反應(yīng)為主的綜合型阻銹劑,在推薦摻量下,當(dāng)環(huán)境中cl-濃度為0.03mol/l左右時(shí),阻銹效率分別可達(dá)到85.0%和87.1%。因此,應(yīng)根據(jù)腐蝕環(huán)境狀況,選用不同的阻銹劑。

文章采用線形極化法和動(dòng)電位掃描法電化學(xué)測(cè)試方法,快速評(píng)定了二乙烯三胺分別與鉬酸鈉和亞硝酸鈉復(fù)合,對(duì)鋼筋在含氯例子的混凝土模擬液的阻銹效果。結(jié)果表明一定量的鉬酸鈉與二乙烯三胺復(fù)合,能很好的提高單一阻銹劑的阻銹效果。

采用海水熱雨循環(huán)90次、海水浸泡90d2種試驗(yàn)條件對(duì)比研究了4種混凝土的強(qiáng)度、擴(kuò)散系數(shù)、電通量和鋼筋腐蝕電位等性能變化。結(jié)果表明：經(jīng)熱雨循環(huán)90次試樣抗壓強(qiáng)度較海水浸泡90d的高，摻加阻銹劑降低混凝土試樣的強(qiáng)度；經(jīng)熱雨循環(huán)90次試樣擴(kuò)散系數(shù)較標(biāo)樣28d試樣提高，但電通量降低，海水浸泡90d試樣擴(kuò)散系數(shù)和電通量均較28d試樣降低，c30級(jí)試驗(yàn)擴(kuò)散系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)較c50級(jí)高，摻加阻銹劑提高混凝土試樣的擴(kuò)散系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)；經(jīng)熱雨循環(huán)90次試樣內(nèi)鋼筋腐蝕電位較標(biāo)樣28d試樣降低，海水浸泡90d試樣內(nèi)鋼筋腐蝕電位較28d試樣降低，但高于熱雨循環(huán)90次試樣，c30級(jí)混凝土試樣鋼筋腐蝕電位下降幅度較大，個(gè)別試樣內(nèi)鋼筋發(fā)生點(diǎn)蝕，摻加阻銹劑提高試樣內(nèi)鋼筋腐蝕電位。

采用海水熱雨循環(huán)90次、海水浸泡90d2種試驗(yàn)條件對(duì)比研究了4種混凝土的強(qiáng)度、擴(kuò)散系數(shù)、電通量和鋼筋腐蝕電位等性能變化。結(jié)果表明:經(jīng)熱雨循環(huán)90次試樣抗壓強(qiáng)度較海水浸泡90d的高,摻加阻銹劑降低混凝土試樣的強(qiáng)度;經(jīng)熱雨循環(huán)90次試樣擴(kuò)散系數(shù)較標(biāo)樣28d試樣提高,但電通量降低,海水浸泡90d試樣擴(kuò)散系數(shù)和電通量均較28d試樣降低,c30級(jí)試驗(yàn)擴(kuò)散系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)較c50級(jí)高,摻加阻銹劑提高混凝土試樣的擴(kuò)散系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù);經(jīng)熱雨循環(huán)90次試樣內(nèi)鋼筋腐蝕電位較標(biāo)樣28d試樣降低,海水浸泡90d試樣內(nèi)鋼筋腐蝕電位較28d試樣降低,但高于熱雨循環(huán)90次試樣,c30級(jí)混凝土試樣鋼筋腐蝕電位下降幅度較大,個(gè)別試樣內(nèi)鋼筋發(fā)生點(diǎn)蝕,摻加阻銹劑提高試樣內(nèi)鋼筋腐蝕電位。

通過陽極極化法、質(zhì)量法和鹽水浸漬法對(duì)3組由脂肪酸鹽、多羥基金屬鹽、無機(jī)鹽、表面活性劑中的2種或幾種的混合物組成的阻銹劑與阻銹劑亞硝酸鈣的緩蝕效果進(jìn)行了評(píng)定對(duì)比;在相同水灰比和相同流動(dòng)度條件下,研究了阻銹劑對(duì)新拌砂漿性能及砂漿7d和28d抗折、抗壓強(qiáng)度的影響。砂漿中鋼筋腐蝕快速試驗(yàn)表明,研究的非亞硝酸鹽混凝土鋼筋阻銹劑具有優(yōu)良的緩蝕效果。

根據(jù)電化學(xué)測(cè)試基本原理,對(duì)混凝土中鋼筋的銹蝕進(jìn)行了試驗(yàn)研究,提出了電化學(xué)綜合檢測(cè)方法及鋼筋銹蝕速率和鋼筋剩余使用壽命的輔助模型,建立了混凝土中鋼筋銹蝕狀況的評(píng)估體系。

添加鋼筋阻銹劑是目前抑制或防止鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的最主要、最方便、最簡(jiǎn)單的措施。在評(píng)價(jià)阻銹性能的眾多方法中，電化學(xué)綜合試驗(yàn)法是最基本且最常用的方法之一。本文主要采用電化學(xué)分析的方法，分別針對(duì)不同濃度鹽環(huán)境和不同阻銹劑摻量，選擇了自然腐蝕電位跟蹤試驗(yàn)、恒電流極化試驗(yàn)及恒電位極化試驗(yàn)等三種電化學(xué)試驗(yàn)方法對(duì)某種阻銹劑進(jìn)行了試驗(yàn)分析，詳細(xì)具體地闡述電化學(xué)綜合試驗(yàn)在鋼筋阻銹劑阻銹性能評(píng)價(jià)中應(yīng)用的一般特點(diǎn)。

就氯鹽對(duì)鋼筋引發(fā)的銹蝕成因進(jìn)行了分析和如何預(yù)防進(jìn)行了闡述,并通過了試驗(yàn)予以驗(yàn)證。最后提出氯鹽阻銹劑的最佳摻量,使鋼筋混凝土的耐久性得以保證。

氯離子誘發(fā)的鋼筋銹蝕是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素之一。利用電化學(xué)和表面分析技術(shù)研究了有機(jī)類表面遷移型阻銹劑在混凝土腐蝕模擬液中對(duì)混凝土塊及其中鋼筋的保護(hù)作用。結(jié)果表明:新型阻銹劑的緩蝕效率超過80%;加入新型阻銹劑后,鋼筋表面平整;涂刷在混凝土表面的復(fù)合阻銹劑,能夠遷移到混凝土內(nèi)部,通過物理、化學(xué)吸附,在鋼筋表面形成一層吸附膜,阻礙了氯離子與鋼筋表面的接觸,使腐蝕反應(yīng)速率降低,從而起到了保護(hù)鋼筋的作用。